Нагревание стекла пламенем газовых горелок
Строение и температура пламени горелки. Стеклодувобрабатывает стекло, нагревая его до температуры размягчения голым пламенем.Температура обработки стекла разного состава разная. Температура пламени,которую можно получить на газовой стеклодувной горелке, также может быть разнойи зависит она как от состава горючей газовой смеси, так и от условий горения. Втаблице 4 приведены основные характеристики применяемых горючих газов длясжигания в настольных газовых горелках.
Чем выше теплотворная способность газа, тем большуютемпературу пламени при прочих равных условиях можно получить.
При смешении горючего газа с воздухом улучшается полнотасгорания газа, увеличивается скорость горения, а при этом повышается итемпература пламени. Еще более улучшаются эти показатели при использовании длядутья воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода. Так, еслимаксимальная температура пламени светильного газа без дутья составляет 1500–1600 С,то при дутье кислородом ее можно поднять до 2200 С. Температурапламени ацетиленовой горелки составляет 2500 С, а ацетилено-кислородногопламени – 3500 С.
Естественно, что на пламени, развивающем более высокуютемпературу, обрабатывают более тугоплавкие стекла.
Факел пламени неоднороден. Легко различить в нем три зоны:внутреннюю – наиболее короткую, среднюю–светлую, окаймляющую – обычно самуюяркую.
Температура внутренней зоны наиболее низкая. В этой зонепроисходит нагревание газа, но горения практически не происходит. Самая высокаятемпература достигается в средней! части второй зоны. Здесь происходит горение,но неполное ввиду! недостатка кислорода. В этой зоне присутствуют углеродистые продуктыраспада молекул газа, она является восстановительной зоной. Температура третьейзоны тоже достаточно высока. Здесь имеется избыток кислорода и происходитполное сгорание. Третья зона является окислительной.
При обработке почти все стекла как «длинные», так и«короткие» нагревают во второй зоне пламени, в зоне с наиболее высокойтемпературой. Однако свинцовые и эмалевые стекла обрабатывают только вокислительной зоне, так как при разогреве в других зонах свинцовые стеклачернеют, происходит частичное восстановление окиси металла на поверхностиизделия. Аналогичное явление происходит и с эмалевыми стеклами, которые приэтом меняют свой цвет.
Пламя может быть мягким и жестким. Мягкое пламя имеетвысокую температуру, оно не коптит, и для его получения в горючий газ подаютбольше кислорода. Воздух подают в пламя при небольшом давлении в основном лишьдля того, чтобы приять пламени устойчивую направленность. Такое пламя плавит стекло,но не «мнет» его.
Жесткое пламя получают при подаче в горелку кислорода п воздухапод большим давлением. Такое пламя обычно бывает тоньше,более резкое. Стекло этим пламенем проминается и даже прорывается. На жесткомпламени стекла обрабатывают значительно реже.
При общем недостатке кислорода, когда в горелку совсем неподается воздух, горение делается неполным, температура пламени снижается ипламя становится ярким и коптящим, так как газ при этом разлагается, и мелкиечастицы продуктов разложения накаляются, что является причиной свеченияпламени. Остывая, они оседают на поверхности стекла в виде сажи.
На горелке стеклодуву приходится не только обрабатыватьстекло, но спаивать стекло с металлом, сваривать стержни, проволоку изразличных металлов и проводить другие операции. Эти приемы будут описаны впоследующих главах, посвященных этим вопросам.
Отжиг стекла в пламени горелки. Обрабатываястеклянную деталь на горелке, работающему часто приходится менять величину итемпературу пламени. Из-за разности температуры нагрева отдельных частей в стеклевозникают внутренние напряжения. Для частичного снятия этих напряженийприменяют обязательный тщательный отжиг изделия в пламени горелки. Для этого,не снимая изготовленную деталь с пламени горелки, устанавливают широкое мягкое пламя.Обогревают деталь таким пламенем до тех пор, пока пламя, охватывающее всеобогреваемые части детали, не станет равномерным желтым.Обычно для полного прогрева необходимо 2–5 мин в зависимости от размерадетали. Затем температуру пламени постепенно снижают, уменьшая дутье и подачукислорода вплоть до образования коптящего пламени.
Особенно тщательно следует отжигать в пламени горелкистекла, обладающие большой вязкостью. Напряжения исчезают тем быстрее, чемменьше вязкость стекла. При плохом обогреве после остывания изделия стеклочасто растрескивается. Изготовленные в пламени горелки изделия из любого стеклатщательно отжигают в специальных печах.
Резка стекла
Резка трубок занимает важное место во всех стеклодувныхоперациях. В данном параграфе разбираются наиболее распространенные способырезки стекол.
Резка трубок стеклодувным ножом на излом. Почти во всехслучаях резку трубок начинают с нанесения метки – надреза стеклодувным ножом.Надрез должен быть глубоким, перпендикулярным к оси трубки и занимать 1/5 частьдлины ее окружности. Произведя надрез, трубку берут руками так, чтобы надрезоказался между ними с внешней стороны трубки. После этого трубку стараютсяодновременно растянуть и согнуть в месте надреза, при небольшом усилии оналомается точно по надрезу. Так разрезают трубки диаметром до 15 мм.
Трубку диаметром 20–25 мм надрезают так же, но ломаютне руками, а положив ее на край стола. Надрез при этом должен находиться наверхней стороне трубки, а острая кромка стола должна приходиться с другойстороны. Одной рукой придерживают конец трубки, лежащей на столе, другой берутвторой ее конец и, одновременно оттягивая и изгибая, ломают трубку.
При резке трубок на излом метку – надрез лучше смачиватьводой, тогда край излома получается более ровным.
Резка трубок раскаленной стеклянной палочкой. Надрезавтрубку, прижимают разогретый добела на горелке оттянутый конец стекляннойпалочки к надрезу, силу нажима постепенно увеличивают; пока конец разогретойпалочки горячий, нажим должен быть легким, но по мере ее остывания нажимувеличивают до образования трещины в месте надреза.
Если трещина не прошла по всей окружности трубки, аосталась только на надрезе, то конец палочки опять разогревают и прикладываютна 2–3 мм дальше от трещины по линии надреза. Трещина обязательно пойдет кнагретой палочке.
Этот способ применяют при резке стеклянных цельнопаяныхмтановок, ремонте дорогостоящих приборов, когда другие способы резки неподходят.
Резка трубок при помощи асбестового шнура. Два асбестовых шнура одинаковой длины смачивают в воде иобматывают ими трубкус двух сторон на одинаковом расстоянии от места надреза. Обматывать нужноаккуратно, соблюдая параллельность между полосками шнура, в противном случаеразрез получится неровным. Проделав эту операцию, трубку помещают и«игольчатое» пламя горелки так, чтобы острие пламени приходилось на надрез,далее трубку равномерно вращают в пламени до образования кольцевой трещины.Этим способом разрезают стеклянные трубки любого диаметра из стекла любойтермостойкости.
При резке кварцевых и фарфоровых трубок диаметром 40 мм и болеелучше использовать узкое пламя кварцедувной горелки, вращая трубку на остриепламени до легкого потемнения асбестового шнура; после этого место нагреваследует быстро охладить, облив трубку водой.
Электрорезка стекла. Электрорезканесколько напоминает резку трубок металлическим крючком, нагретым на горелке.Режущим приспособлением электрорезки служит нихромовая лента, накаляющаяся припропускании электротока. Она укреплена на двух кронштейнах. Надрезанную трубкувращают на нагретой нихромовой ленте до образования трещины. Если трещина необразуется, то трубку, сняв с электрорезки, быстро охлаждают, например,направив на нагретую ее часть струю воздуха. Кольцевая трещина образуется понадрезу. На электрорезке можно очень быстро резать термостойкие трубки, изменяяреостатом температуру нагрева нити.
Резка алмазными отрезными кругами. В последние годы большое распространение получила резкастекла алмазными отрезными кругами. Работу выполнить довольно просто. Квращающемуся алмазному кругу подводят трубку, вращая ее в противоположномнаправлении и слегка прижимая к кругу. Вращать трубку следует до полногоразрезания. Алмазные круги в основном используют для кварцевых и фарфоровыхтрубок. Можно резать и стеклянные трубки, но обычно от этого воздерживаютсяввиду большой ценности алмазного диска. Станок для резки стекла алмазнымиотрезными кругами описан в § 14.
Резка капилляров и палочек. Толстостенные капилляры и палочки диаметром от 3 до 10 ммразрезают обычным способом на излом, если их длина превышает 5–10 см.Чтобы отрезать от капилляра небольшую часть размером 10 мм и менее,применяют специальное приспособление – треугольную металлическую призму.Капилляр кладут на одну из острых граней призмы надрезом вверх так, чтобы граньнаходилась точно под надрезом.
Затем, придерживая рукой длинную часть капилляра, резкоударяют ножом по той части его, которую нужно отрезать. Капилляр откалываетсяточно по надрезу.
Капилляры можно резать алмазным кругом, но предварительноотверстие капилляра следует заполнить воском или парафином, иначе во времярезки в отверстие набивается много мелкой стеклянной пыли, промыть капиллярочень трудно, а в большинстве случаев невозможно.
Резка трубок в нагретом состоянии. Приизготовлении прибора часто требуется быстро отрезать какую-нибудь трубку, неснимая прибор с пламени горелки. В этом случае участок трубки, где нужнопроизвести разрез, нагревают в пламени горелки, а затем, вне пламени проведя понагретой поверхности холодным предметом, получают небольшую трещину. При небольшом нажиме или ударепо одному из концов трубки получают ровный разрез.
Разрезание тонкостенных трубок. Трубки, шарики со стенками толщиной 0,15 мм и меньшерезать указанными выше способами нельзя. Такие трубки режут раскаленнойплатиновой, иридиевой или вольфрамовой иглой. Иглу вводят в пламя горелки инагревают ее среднюю часть. Острие иглы должно выходить за пламя на 10–15 мм.После этого, не вынимая иглу из пламени, раскаленным острием прокалываютотверстие в холодной трубке. Держа иглу в пламени одной рукой неподвижно и не вынимаяее из проделанного отверстия, другой постепенно вращают трубку вокруг еевертикальной оси до получения полного разреза. Трубка разрезается или, вернее,расплавляется раскаленным острием иглы вне пламени горелки. Лучше всегопользоваться иридиевой или платиновой иглой, так как в этом случае разрезполучается чистым, а при пользовании вольфрамовой иглой на разрезе остаетсяналет окислов вольфрама.
Естественно, игла должна иметь ручку – державу,изготовленную из материала, плохо проводящего тепло.
Резка стекла в размягченном состоянии. В размягченном состоянии трубки режут обычными ножницами.Главное, во время резки нужно поддерживать стекло в размягченном состоянии, нотак, чтобы оно не растекалось. Этим способом режут обычно толстостенные трубки.
Описанные способы резки стеклянных трубок применяют приизготовлении как простых изделий, так и сложнейших приборов из стекла. Отправильного выбора того или иного способа резания зависят качество и точностьизготовления прибора.
Вращение трубок в пламени горелки
Если долго нагревать трубку пламенем в одном месте,равномерно вращая ее, то можно заметить, как в месте нагрева стенки постепенноутолщаются. Это объясняется тем, что под действием сил поверхностного натяженияразмягченное стекло стремится собраться в каплю. В специальной литературеобразование «наплыва» стекла называют осаживанием, натоплением и накоплениемстекла. Это явление необходимо правильно использовать или предотвращать, чтодостигается умением вращать разогретое изделие, выбирать излишне собравшуюсястеклянную массу и т.д.
При обработке трубок и заготовок важно научиться правильнонагревать их в пламени горелки, чтобы разогрев и размягчение стекла на всемобрабатываемом участке были равномерными. Для этого прежде всего надо научитьсявращать стеклянный предмет с одинаковой равномерной скоростью как в одну, так ив другую сторону. Время нагрева и скорость вращения определяются величиной иформой обрабатываемой детали, величиной и температурой пламени, сортом стекла, а такжеи тем, какую операцию предстоит выполнять. Это приходит с опытом и зависит отинтуиции работающего. Следует помнить, что при вращении надо держать трубки обеимируками симметрично и как можно ближе к центру тяжести.
Известно несколько приемов вращения заготовок в пламени горелок.
Первый прием. Трубку диаметром до 40 мм помещают междубольшим пальцем с одной стороны и указательным и средним– с другой так, чтобыона проходила между безымянным и средним пальцами и свободно лежала междууказательным и большим пальцами; мизинец при этом поддерживает безымянныйпалец. Вращение осуществляется большим, средним и указательным пальцамиодновременно. Этим способом вращать трубку удобно только в одну сторону – отсебя. Пальцы, обеспечивающие вращение, должны располагаться по отношению к плоскостистола под углом в 30–35°,
Второй прием. Трубку диаметром от 40 до 100 мм привращении помещают между большим пальцем с одной стороны и указательным, средними безымянным – с другой. Трубка лежит между мизинцем и большим пальцем с однойстороны и остальными тремя пальцами – с другой.
Вращать удобно от себя.
Третий прием. Трубку диаметром до 60 мм охватываютсверху ладонью правой руки. Левая рука держит трубку так же, но ладонь смотритнавстречу ладони правой руки. Большой палец находится с одной стороны трубки, остальные –с другой. Во вращении участвуют все пальцы руки. Вращать можно от себя и ксебе.
При обработке тяжелых заготовок пользуются подставками. Вэтом случае для удобства вращения к заготовке припаивают трубку диаметром от 15до 40 мм, так называемую державу.
Четвертый прием. Трубку диаметром от 1 до 10 мм держатна ладони между большим пальцем и всеми остальными. В этом случае вращениеосуществляют в основном большим пальцем, который как бы катает трубку по ладонито в одну сторону, то в другую.
Описанные приемы применимы к вращению как правой, так плевой рукой.
Обычно во время работы используют все описанные приемы илидаже комбинируют их. Так, когда левая рука вращает третьим приемом, правая – первым.
Обучаясь стеклодувному делу, надо прежде всего овладеть всемиприемами вращения обрабатываемых деталей. Вращать деталь надо и в пламени и внеего. Умение синхронно, равномерно и беспрерывно вращать обеими рукамиразмягченную массу стекла как в пламени горелки, так и вне его, приходит толькомосле многих месяцев упорной тренировки за горелкой.
Растягивание трубок
Обучение стеклодувному делу всегда начинают с растягиванияи оттягивания концов трубок диаметром до 30 мм. Во время этих операцийученик одновременно приобретает навык в том, как вращать, осаживать и сохранятькакое-то время массу стекла в размягченном состоянии и в пламени горелки, и внеего.
Изготовление державы. Для удлинения детали и удобства ееобработки часто приходится пользоваться державами – трубками, которыеприпаивают к обрабатываемой заготовке. Державу можно сделать непосредственно иззаготовки, оттягивая ее конец. Держава служит не только ручкой для удерживанияи вращения заготовки, но и трубочкой, через которую раздувают размягченноестекло, поэтому для ее изготовления используют трубки.
Иногда державы приходится оттягивать или припаивать кзаготовке с обоих концов, такая заготовка называется пулькой.
Трубки и цилиндры диаметром более 80 мм практическиневозможно растянуть с образованием прочной державы. В этом случае державуготовят путем припаивания к заготовке трубки – державы диаметром 20–25 мм.
При изготовлении державы путем оттягивания конца самойзаготовки сначала к размягченному в пламени концу трубки – заготовки припаиваютстеклянную палочку или более узкую трубку. После этого, продолжая нагреватьместо спая на пламени горелки, припаянную палочку выводят по центру торцатрубки, подлежащей оттягиванию. Затем, отступя 20–30 мм от места спая,трубку разогревают до размягчения и вращают в пламени до образования в местенагрева небольшого толстостенного шарика или цилиндра. Разогретую трубкувыносят из пламени, не забывая вращать ее, и, охладив немного на воздухе, непрекращая вращать, медленно растягивают трубку в {противоположныестороны до нужной длины, увеличивая силу растягивания по мере затвердеваниястекла. После охлаждения заготовки припаянную палочку и деформированный участокоттянутой трубки отрезают или отпаивают. Стеклодувы называют оттянутую державуусиком.
Трубки диаметром от 20 до 80 мм оттягивают после накоплениядостаточной массы стекла в месте растягивания, т.е. толщина стенок размягченноймассы должна стать больше толщины стенок исходной трубки на 2–3 мм.Оттянутая держава должна быть прочной и располагаться точно по центру торцатрубки.
Растягивают трубки посередине так же, как и оттягиваютконец ее, только припаянную палочку заменяет сама трубка.
Изготовление дна. Готовят пульку, затем место переходатрубки в державу разогревают в пламени горелки до размягчения. После этогодержавой выбирают лишние наплывы стекла, не касаясь плечиков трубки. Отпаявдержаву с лишним стеклом, дно прогревают в пламени и выдувают стекло дообразования полушара. Эту операцию проделывают несколько раз и, когда стеклоравномерно растечется, легким поддувом окончательно округляют дно. Толщинастенок дна должна быть не меньше толщины стенок трубки.
Плоское дно делают из округленного. Для этого округленноедно сплавляют в пламени, не доходя 2–3 мм до плечиков трубки. Сняв трубкус пламени и остудив немного на воздухе, размягченное дно прижимают к ровнойобугленной деревянной доске и, прижав, вращают, постоянно поддувая, дозатвердевания стекла. Плечики трубки после изготовления дна обязательно должныбыть закругленными и немного утолщенными по отношению к стенкам трубки. Еслипереход плечиков от трубки к дну будет резким, оно окажется непрочным; такоедно часто растрескивается, особенно под вакуумом.
Изготовление дна у трубок диаметром более 80 ммпредставляет некоторую сложность. Оттянуть державу от таких трубок трудно, да ине всегда выгодно, так как такие трубки или цилиндры – материал дорогостоящий иего следует экономить.
Один из концов трубки закрепляют в специальном держателе гручкой для вращения. Если это не трубка, а цилиндр с утолщенным формованнымдном, то дно предварительно отрезают. Конецтрубки или цилиндра длиною 40–50 мм разогревают пламенем горелки доразмягчения, затем трубку выносят из пламени и обрабатывают на обкатке,осаживая стекло до образования небольшого конуса. Повторив несколько раз этуоперацию, получают конус с углом в вершине 40–45°. Получить округленное дно изконуса не представляет особых трудностей. Для этого или выбирают лишнее стеклопри постоянном поддувании, или укатывают па обкатке острый конус до образованияокругленного дна.
Спаивание трубок
Все стеклянные трубки перед спаиванием должны бытьтщательно вымыты и просушены. Загрязненные торцы трубок следует отрезать. Еслиотрезанные трубки заготавливаются заранее за один – два часа до их спаивания,то их торцы следует оплавить. Это необходимо делать потому, что передспаиванием оплавленные торцы придется тщательно протирать, а неоправленныетрубки прожигать небезопасно, так как можно порезать руки об острые края.Протирают трубки для удаления с них пыли. Пыль, оседающая на трубке, может бытьразного происхождения: органического и неорганического. Если первая приплавлении стекла сгорает, не мешает работе и не влияет на качество изделия, товторая сплавляется со стеклом, стекло получается неоднородным, образуютсятрещины, пузыри, микроотверстия и т.п.
Спаивать целесообразнее ровно отрезанные трубки, имеющиеодинаковую толщину стенок без воздушных пузырей и включений. Спай считаютхорошим, прочным, если он не заметен на готовом изделии и в месте спая по обеимего сторонам трубка сохранила свой первоначальный вид. Границу хорошего спаяможно увидеть только при тщательном осмотре изделия. На этом месте поокружности трубки различается узкая, прозрачная полоска.
После изготовления любой спай обязательно отжигают впламени горелки. Отжигать следует не только место спая, но и трубку с обеихсторон от него на расстоянии 10–80 мм в зависимости от диаметра трубки:чем шире трубка, тем больше обогреваемый участок.
Микроотверстия в спаях. Микроотверстия в спаях – очень опасный брак, особенно еслиприбор предназначен для работы под высоким вакуумом. Эти отверстия почтиневозможно обнаружить не только невооруженным глазом, но иногда с помощьюсовременных течеискателей. Поэтому необходимо знать природу микроотверстий иуметь ликвидировать их.
Микроотверстия чаще всего обнаруживаются в плохо пропаянныхспаях при спаивании загрязненных трубок, в месте образования воздушных пузырей.Осмотрев готовые трубки и обнаружив подобные недочеты, можно просто отбраковатьтрубки, в которых вероятны микроотверстия. Но микроотверстия появляются и вхорошо пропаянных спаях, в месте спая чисто вымытых трубок без постороннихвключений. Особенно часто это наблюдается при спаивании молибденового и сиенскогостекол. Лучше всего это явление проиллюстрировать на примере спаивания двухтрубок одинакового сечения из молибденового стекла. Возьмем чистую трубку иразрежем ее на две равные части. Сильно размягчив торцы трубок в пламени,соединим их и тщательно пропаяем. После остывания на месте спая будет четковидна коричневая полоска, проходящая по окружности трубки. Изменение цветастекла произошло в результате окисления некоторых окислов металлов, входящих всостав стекла. При правильном спаивании двух трубок эта полоса располагается вовнутренних слоях стекла, так как после соединения торцов спай пропаивают иполосу закрывает поверхностный слой стекла.
Если разогреть какую-нибудь часть спая и вытянутькоричневую полосу во внешний слой стекла, то в том месте, где с двух сторонстянуты продукты окисления, образуется микроканал, т.е. микроотверстие.Сравнительно хорошо выход микроканала виден при свечении трубки, разогретой впламени. Заметив выход окисленной части спая на поверхность трубки, не следуетпытаться его закрыть вытягиванием стекла. Чтобы запаять отверстие, надоразогреть узкую стеклянную палочку и нанести тонкий слой стекла, закрывотверстие, а затем тщательно пропаять.
Чаще всего окисленная часть спая протягивается во внешнийслой стенок трубки при изготовлении тройниковых и внутренних спаев, привпаивании остеклованных металлов в прибор, при запаивании широких отверстий иудалении наплывов из спаев. Прежде всего необходимо избегать окисления спая.Этого можно достичь, если свежеотрезанные торцы трубок соединить вне пламени и,слегка сжимая, спаивать так, чтобы пламя не проникало внутрь спая. Тогда онполучится без окисленной полосы. Однако в процессе изготовления приборов это нево всех случаях возможно.
Способностью молибденового стекла образовыватьмикроотверстия в результате окисления при разогревании его в пламени горелкивоспользовались при изготовлении особого прибора – натекателя. Натекательприменяют в тех случаях, когда по условиям эксперимента требуется впускать вприбор газ или жидкость с очень малой скоростью. Этот прибор имеет вид обычнойпробирки с микроотверстием, расположенным в центре дна. Прибор получаютследующим образом. Сначала открытый конец трубки помещают в окислительную зонупламени стеклодувной горелки и сильно размягчают вплоть до заплавления торцатрубки, т.е. до образования толстостенного донышка. Дно натекателя взависимости от предъявляемых требований можно оставить толстостенным илисделать тонкостенным. При нагревании в пламени в центре светящегося дна будетясно видна красноватая полоска. Однако это еще не отверстие, а лишь место настекле, где «собрались» окислы, образовавшиеся при сплавлении молибденовогостекла в окислительной зоне пламени. Для того чтобы получить отверстие, иззаготовки откачивают форвакуумным насосом воздух и искрой щупа искровоготечеискателя пробивают отверстие в сплавленном дне. Отверстие пробивается точнопо образовавшейся полосе. Размер отверстия зависит от диаметра трубки, степениокисления стекла в пламени, мощности разряда течеискателя. Минимальный диаметротверстия, получаемого таким путем, может составлять несколько микрометров.Чтобы получить отверстие заданной величины, обеспечивающее натекание газа вприбор с определенной скоростью, делают серию нитекателей, из которых опытнымпутем, проверяя скорость натекания с помощью специальных приборов, выбираютнужный.
Запаивание отверстий. Запаивают отверстия только палочкой из стекла того жесорта, что и изделие. Палочка может быть круглой, плоской, узкой, широкой, ивыбирают ее для работы в соответствии с характером отверстий. Нельзя затягиватьотверстия вольфрамовой или молибденовой иглой, так как в спай может попастьокалина этих металлов, при этом в стекле могут образоваться микроотверстия.Небольшие отверстия затягивают размягченной палочкой, припаивая ее чуть выше разогретогокрая отверстия. Иногда, особенно при ремонте приборов, приходится запаиватьдовольно широкие отверстия, тогда прибор разогревают, если возможно, в пламенигорелки, если нет – в муфельной печи. Полоску накладывают поверх слегкаразогретых краев отверстия. Накладываемая полоска стекла должна быть разогретасильнее, чем края отверстий. Далее закрытое полоской отверстие тщательнопропаивают в пламени, удаляя наплывы стекла.
Простой спай на узких трубках одинакового сечения. Спаять такие трубки можно двумя способами.
Первый способ. Концы спаиваемых трубок помещают в пламягорелки, слегка разогревают и соединяют. Вращая обе трубки в пламени,пропаивают спай до исчезновения шва, время от времени поддувая и выравниваяместо спая. Толщина стенок и диаметр в месте спая должны быть близки к толщинестенок и диаметру исходных трубок.
Второй способ. Торцы трубок разогревают до размягчения,затем, вынув из пламени, их соединяют и, вращая, раздувают так, чтобы диаметрраздутого места был на 3–6 мм больше диаметра исходных трубок. Проделавпоследнюю операцию дважды, раздутие в Месте спая вытягивают до тех пор, пока диаметр небудет равен диаметру исходных трубок.
Спаивание трубокдиаметром 50 мм и более. Торцы трубок осторожно обогревают впламени, затем размягчают часть края, торцов. Размягченные части соединяют впламени так, чтобы остальные части торцов также сошлись по окружности трубок.Не снимая с пламени и слегка i сжимая трубки с обеих сторон, стараются временно «спаять»торцы по всей окружности, не оставляя отверстий. Убедившись, что торцы«спаяны», на узком рабочем пламени без поддува пропаивают весь спай по частям.Если при этом возникнут небольшие отверстия, на них не обращают внимания,заканчивают пропайку соединенных частей и уже потом затягивают отверстиястеклянной палочкой с последующим пропаиванием и поддуванием. Пламя горелки приэтом должно быть узкое изахватывать 10–15 мм длины трубки с обеихсторон от спая.
Начинают пропаиваниес Vs. '/4 части окружности спая, вращая трубку на себя и от себя; сняв с пламени, поддувают, держатрубку размягченной частью вверх. Далее все повторяют ссоседним участком спая и т.д. до тех пор, пока весь спай не будет пропаян.
При спаивании трубокдиаметром 80–100 мм используюттекучесть стекла, а именно, не поддувая, вращают трубку в пламени так, чтобыразмягченная часть стекла, перемещаясь, постепенно заглаживала спай ивыравнивала его по диаметру трубки. Вращение часто ненадолго приостанавливают,чтобы размягченная часть находилась то внизу, то наверху, то сбоку трубки,давая тем самым равномерно растечься стеклу по окружности спая. Поддувают здесьтолько для того, чтобы ликвидировать небольшие неровности спая.
Спаивание трубокнеодинакового сечения. Эту работу можно проводить двумя способами.
Первый способ. Уширокой трубки делают округленное дно, из центра дна стеклянной палочкой илидержавой вытягивают узкий капилляр, который сплавляют и выдувают в тонкостенныйпузырь. Разбив пузырь, получают отверстие. Диаметр отверстия должен соответствовать диаметруприпаиваемой узкой трубки или быть чуть уже его. Далее две трубки соединяют и спай пропаивают, какописано выше. Пропаивая, следует направлять пламя больше на широкую трубку.После пропайки спая выравнивают плечики у широкой трубки так, чтобы спайнаходился на границе между узкой и широкой трубками, а плечики былизакругленными и не превышали диаметра широкой трубки.
Второй способ. Конецширокой трубки вытягивают до диаметра припаиваемой трубки. Вытянутую частьотрезают ближе к широкой трубке в месте перехода широкой трубки в бо.ice узкую. Далее, как обычно, спаивают обе трубки, отделывают IIючики, как и в первом случае. Следуетзаметить, что в спаях; «кой трубки с широкой удобнее спаивать суженные торцы.
Второй способ подходит для спаивания узкой трубки струбками диаметром до 80 мм с последующим обкатыванием на обкатке илиподрезке до сечения припаиваемой трубки. Если же диаметр широкой трубкипревышает 80 мм, то делают конусообразное дно; припайка узкой трубки вэтом случае осуществима только первым способом.
Спаивание двух калиброванных трубок. Спайка двух трубок,откалиброванных по внутреннему диаметру, представляет некоторую сложность.Спаянные трубки должны быть строго соосны, а в месте спая не должно бытьискажений внутреннего дна-метра. В этом случае применяют стержень,изготовленный из мелкозернистого графита, диаметром, который на 1 ммменьше внутреннего диаметра трубок. Длина стержня должна составлять 7 частьобщей длины спаиваемых трубок. Перед спайкой стержень прогревают по всей длинеи вставляют в одну из трубок, не доводя конец его на 30–40 см доспаиваемого торца, после этого трубки спаивают. Через размягченный спайпропускают графитовый стержень, повторно разогревают спай и укатывают наобкатке. После отжига в пламени спаю, не вынимая стержня из трубки, даютостыть.
Развертывание трубок развертками
Развертывание – это одна из необходимых операций встеклодувном деле. Его применяют для получения отверстий, бортиков пробирок,воронок, фланцев и т.п., а также при изготовлении кранов, шлифов, сосудовДьюара.
Развертывание размягченных частей трубок проводят с помощьюразверток различной конфигурации как в пламени горелки, так и вне его. Ширина узкойчасти развертки обязательно должна быть меньше диаметра развертываемой трубки.
Если размеры изделия позволяют свободно удерживать ивращать его одной рукой, то развертывают, вращая размягченное изделие наразвертке. Если же заготовка тяжелая или если требуется развернуть отверстие посторонам трубки, оперируют в основном разверткой.
При развертывании необходимо придерживаться определенныхправил. Во-первых, нельзя развертывать трубки сразу после размягчения стекла,так как оно в это время текуче и возможно прилипание его к развертке. Надовыждать некоторое время, чтобы стекло немного остыло и стало мягким и упругим,такое стекло можно свободно вращать на развертке. Время остывания зависит отстепени размягчения и массы стекла: чем они больше, тем дольше следует остужатьстекло. Во-вторых, помещать раз- I верткув подготовленное для развертывания изделие следует слегка разогретой, так какпри касании холодной разверткой не-размягченных, но разогретых участков трубки на последнейобразуются трещины и посечки. В-третьих, красивые бортики, фланцы, шлифы и т.д.получаются, если трубки равностенные, а края равнообработаны.
Для того чтобы стенки трубки были ровными, сочетаютразвертывание заготовки изнутри разверткой с одновременным обкатыванием наобкатке. Этот прием применяют при изготовлении кранов, шлифов.
Развертывание отверстий. Узкие отверстия, полученные выдуванием, прокалыванием,оттягиванием и т.д., независимо от места их расположения на изделии лучше всегоразвертывать с помощью трехгранной развертки.
Если деталь можно вращать одной рукой, то, проделавотверстие известными способами, деталь выносят из пламени и, слегка остудив навоздухе, другой рукой вводят в отверстие острый конец развертки. Вращая изделиевокруг своей оси на развертке, постепенно расширяют отверстие до нужногодиаметра. При этом острый конец развертки должен расположиться под небольшимуглом к центральной оси отверстия. Так необходимо делать, чтобы губки отверстияне вмялись внутрь изделия.
Если заготовку трудно вращать в пламени, то, соблюдая вышеописанные правила, отверстие развертывают, вращая развертку. Если требуетсяполучить квадратное, треугольное, эллиптическое отверстие, то вначале делаюткруглое отверстие, а затем с помощью развертки придают отверстию нужную форму.
Широкие отверстия развертывают аналогичным способом,применяя необходимые по размеру развертки.
Развертывание краев у торцов трубок. Трубку, у которой следует развернуть края торца, с одной стороныобрезают, с другой – оттягивают державу или насаживают насадку. Чтобы края былировными, торец подшлифовывают на планшайбе. Осторожно обогрев торец на пламенигорелки, края его размягчают и выносят из пламени, не переставая вращать.
Дав слегка остыть стеклу, внутрь трубки вводятсоответствующую развертку. Наиболее удобны в данном случае плоскиеконусообразные развертки.
Сначала развертку вводят в трубку параллельно стенкамтрубки и слегка прижимают к ним. По мере остывания стекла нажим на стенки увеличивают,постепенно переводя развертку из горизонтального положения в наклонное, темсамым развертывая края торца. Затем развертку выводят из трубки, а развернутыекрая и трубку обогревают в пламени.
Размер развернутых краев зависит от длины размягченного участкатрубки, размера пламени и диаметра трубки.
Тройнпковые спаи
Трубка, припаянная под углом к любой части другой трубки,образует тройник из трех трубок, расходящихся и стороны от места спая. Спай,полученный при таком расположении трубок, называется тройниковым. Приизготовлении концы у двух трубок закрывают или запаивают, а через конец третьейтрубки поддувают. Все тройниковые спаи обязательно отжигают в пламени горелки.
Тройниковый спайна трубках диаметром 20–25 мм. Трубкув месте, где должен быть тройниковый спай, обогревают на пламени по всейокружности до появления желтоокрашенного пламени. Затем место спая прогреваютдо размягчения и стеклянной палочкой вытягивают узкий капилляр, которыйотпаивают вблизи трубки. Оставшийся на трубке капилляр сплавляют в узкомпламени горелки до основания его. Сплавив, раздувают в небольшой шарик. Диаметрокружности у основания шарика должен быть чуть меньше диаметра припаиваемойтрубки или равен ему.
Размягчив шарик в пламени, его выдувают в тонкостенныйпузырь и легко снимают любым предметом. Отверстие всегда нужно делать меньшедиаметра припаиваемой трубки, если же оно слишком мало, его можно развернуть.Одинаково размягчают торец припаиваемой трубки и образовавшиеся послеоткалывания пузыря губки у отверстия, соединяют их и, вынеся из пламени,раздувают место спая, одновременно вытягивая раздутие до выравнивания егодиаметра с диаметром припаиваемой трубки. Далее следует тщательно пропаять спайузким пламенем. Пропаивать можно частями, а можно и «в круговую», держа тройникв руках, как показано на рис. 21. При пропаивании размягчить нужно толькоместо спая и ни в коем случае не доводить до размягчения остальные частитрубок.
Если требуется припаять трубку тройниковым спаем под острымуглом, то торец ее отшлифовывают под нужный угол, а отверстие на другой трубкеразвертывают по длине и ширине до размеров, соответствующих шлифованному торцу.Пропайку ведут только по частям.
Тройниковый спай, получаемый при помощи стеклянной палочки.Этим методом пользуются при припайке узкой трубки диаметром 6–7 мм к болееширокой без предварительного выдувания отверстия. Один конец широкой трубкиследует закрыть. В месте будущего тройникового спая на широкой трубкеразмягчают участок диаметром 3–4 мм и одновременно в пламени горелки разогреваютторец стеклянной палочки диаметром 6–7 мм до образования шарика диаметром 8–9 мм.Сняв с пламени, соединяют размягченные места трубки и палочки и начинаютмедленно поддувать через открытый конец трубки. Размягченная часть стекла,раздуваясь, перемещается в размягченную стеклянную палочку, образуя тройниковыйспай. По мере раздутия палочку следует все время оттягивать, следя за толщинойстенок получаемой трубки. Получив узкую трубку длиной 15–20 мм, стекляннуюпалочку отрезают или оттягивают. Диаметр узкой трубки зависит от размераплощади соединения шарика палочки с трубкой. Если диаметр окружности в местесоединения размягченного шарика будет равен 4 мм, то диаметр узкой трубки,полученной после раздутия, будет равен 5–6 мм и т.д. Часто этим способомготовят тройниковые спаи более широких диаметров до 20–25 мм, особенноесли отводы делают не длинными. Этим способом удобно пользоваться, если узкаятрубка должна быть припаяна под небольшим углом к широкой.
Тройниковые спаи, полученные данным способом, всегдаотличаются от обычных тройниковых спаев чистотой отделки, надежностью,герметичностью; в них практически исключается наличие микроотверстий.
Интересный способ изготовления тройниковогоспая предложил мастер – стеклодув из Народной республики Болгарии ЛюбомирНончев. Сначала стенки торца припаиваемой трубки утолщают в пламени и слегкаразвертывают. Размягчив края утолщенного торца и часть трубки в местетройникового спая, их соединяют, а затем через припаиваемую трубку резковтягивают воздух в себя. При этом размягченная часть трубки выдувается повнутреннему диаметру припаянной. Такой метод применим только в работе стугоплавкими стеклами, преимущественно кварцевыми.
Тройниковый спай на широких трубках. Тройниковый спай на трубках диаметром от 20 до 40 ммделают, сводя на конус торец припаиваемой трубки и, соответственно, подгоняяотверстие на другой трубке под диаметр конуса. Пропаивают почти все тройниковыеспаи на широких трубках по частям за исключением трубок, у которых можновывести державу с другой стороны тройпикового спая на одной с ним оси.
Тройниковый спай без поддува. Крановой лепкой в тройниковом спае пользуются, еслиневозможно поддувать через трубки. Этим способом удобнее припаивать узкуютрубку к широкой.
На широкой трубке делают отверстие диаметром 5‑G мм. Спомощью резкого узкого пламени полученное отверстие расширяю» до размера,соответствующего диаметру припаиваемой трубки! утолщая тем самым губкиотверстия. Для удобства работы к широкой трубке при! паивают державу и выводятее напротив отверстия. С помощькя державы и вращают изделие. Стенки торцаприпаиваемой трубки предварительно утолщают на 2–3 мм и развертывают чутьбольше ее диаметра. Размягчив губки отверстия и «стопив» развернутый торец доразмера, соответствующего диаметру отверстия, их быстро соединяют вне пламенигорелки, не забывая вращать тройник и следя за равномерным размещением стеклапо спаю. По мере остывания припаянную трубку следует вытянуть в месте спая воизбежание «залипаний». Переход от узкой трубки к широкой должен быть плавным иоткрытым.
Если диаметр припаиваемой трубки больше 30 мм, то ееутолщенному торцу следует придать форму, соответствующую окружности широкойтрубки, т.е. так развернуть ее, чтобы края торца как бы охватывали трубку поокружности. Лишнее стекло при подготовке торца следует выбирать стекляннойпалочкой в пламени, чтобы избавиться от наплывов стекла. Необходимее помнить,что при таком спаивании нужно сильно, но равномерна размягчить стекло передлепкой и правильно беспрестанно вращать изделие по мере его остывания. Данныйспособ в основном! применяют при изготовлении стеклянных кранов.
Пропаивание нескольких тройниковых спаев одновременно.Часто к колбе или к какому-нибудь стеклянному изделию требуется припаятьтройниковыми спаями несколько трубок, расположенных под определенным углом кизделию. Если припаивать трубки обычным способом, то, припаивая каждую трубкуотдельно, трудно сохранить нужный угол наклона, причем при очередном обогреве впламени горелки всегда возникает опасность перегрева трубок, а следовательно,изменение угла наклона. Кроме того, особенно при монтаже крупногабаритныхизделий, довольно трудно пропаивать тройниковые спаи, удерживая в одной рукеизделие, а в другой припаиваемую трубку. Чтобы исключить все эти недостатки, пользуютсяспециальным приемом! а именно временно спаивают стеклянной палочкой друг сдругом все отводы и только потом пропаивают все трубки «одновременно». Порядокработы следующий. Сначала колбу разогревают на пламени горелки и размечаютместа будущих припаек размягченным конпом стеклянной палочки, делая на колбееле заметные точки После этого поочередно выдувают отверстия по размеченнымместам и тройниковым спаем припаивают все четыре отвода, соблюдая заданный уголнаклона. Далее все четыре припаянные трубки временно спаивают между собой стек! ляннойпалочкой так, как показано на рис., а затем приступают к тщательномупропаиванию каждого тройникового спая отдельно на узком пламени горелки.Скрепленные между собой трубки позволяют работающему спокойно и тщательнопропаять каждый спай, не нарушив угла наклона трубок. После того как местапайки трубок будут обработаны и все изделие полностью остынет, верхние частиприпаянных трубок вместе с припаянными палочками отрезают.
Изменение диаметра и формы трубок
Осаживание стекла.Изделие любой формы изготовляют из обычных трубок или цилиндров, подбирая их подиаметру и толщине стенок. Начинают работу с изготовления заготовки путемнакапливания стеклянной массы и раздувания до нужного размера.
При нагревании стекло размягчается и, как известно,приобретает способность течь, образуя наплывы. Это свойство необходимоиспользовать, чтобы «собирать» нужное количество стекла в одно место и делатьстенки заготовки более толстыми, а затем, раздувая и обкатывая стеклянную массу,увеличивать диаметр трубки изменять ее форму и т.д.
Прежде всего, пульки нагревают в пламени горелки доразмягчения, беспрестанно и равномерно вращая в обе стороны. Естественно, вместе нагрева диаметр трубки несколько уменьшится, а толщина стенок увеличится,причем утолщение зависит от времени нагревания. Сняв пульку с пламени, еепродолжают вращать, тем самым давая разогретой массе равномерно растечься иостыть с поверхности.
Раздувать можно только через 2–15 с после того, как пулькаснята с пламени. Это правило является общим при обработке стекла с применениемдутья, Предварительное небольшое охлаждение необходимо для того, чтобы остылитонкие разогретые стенки исходной трубки, непосредственно примыкающие к местузаготовки, подлежащей раздуву. В противном случае раздуваться в первую очередьбудут именно тонкие стенки исходной трубки, а это недопустимо.
Раздувая, получают шар, который помещают в мягкое пламягорелки и слегка растягивают. Получают цилиндр. Если необходимо утолстить егостенки и еще увеличить в размере, заготовку снова нагревают так, чтобы пламяохватывало и заготовку, и непосредственно к ней примыкающие части исходнойтрубки. Вращая изделие, переплавляют стеклянную массу из стенок трубки в стенкицилиндра. Эту операцию многократно повторяют, пока не наберут необходимоеколичество стекла. Затем путем выдувания, обкатывания, формования и т.п.придают заготовке любую нужную форму.
Необходимо помнить, что для получения заготовки осаживаниемразмягченное стекло нельзя сжимать, так как при этом стенки получаютсянеровными, волнистыми, деталь из такой заготовки получается непрочная из-заразной толщины стенок.
При обогреве вплоть до размягчения обе руки должны работатьсинхронно. После начала размягчения изделие вращают той рукой, которая держитболее тяжелую часть заготовки, другая рука при этом только поддерживает державус расплавленной массой стекла.
Стенки какой-либо части трубки диаметром более 60 ммнельзя утолщать описанным способом. Дело в том, что размягченная масса стеклатаких трубок при длительном нагревании и вращении в пламени под действиемсобственного веса и центробежной силы начинает растекаться в стороны,увеличиваясь в объеме; при этом стенки исходной трубки становятся тоньше.Удерживать расплывающуюся массу очень трудно. Поэтому периодически стекло осаживаютукатыванием в канавке обкатки, вращая
Если длина и масса заготовки позволяют вращать се на двухдержавах, то весь процесс по накапливанию стекла и последующую обработку ведутна руках. Если нет, то заготовку вращают, держа в руке одну державу, удерживаяизделие на подставке. В этом случае процесс накопления стекла проводятследующим образом. К концу исходной трубки припаивают державу диаметром 15–20 мм,другой конец запаивают, сделав толстостенное округленное дно. Отступя от округленногоконца на 70–80 мм, трубку разогревают до размягчения, вращая в пламени.Вращают заготовку обеими руками, пользуясь припаянной державой. Размягченнуюмассу изредка раздувают, выравнивая се, вне пламени горелки и тут же обкатываютна обкатке. Обкатанная часть должна быть на 5–6 мм уже диаметра исходной трубки.Эту операцию повторяют несколько раз до достаточного утолщения стенок вобрабатываемой части трубки. Добившись утолщения стенок, размягчают соседнийучасток трубки между указанной частью и округленным дном. При этом пламя должнозахватывать и большую часть утолщенной ранее трубки.
Для получения достаточно толстостенной заготовки описанныеоперации повторяют многократно. Из полученной толстостенной
трубку к себе и от себя с легким нажимом. При этом также стеклоперетапливается, перетекая от более тонких стенок исход-поп трубки в толстые, но в отличие от ранее описанного способадиаметр участка трубки с натопленными стенками делают либо равным диаметруисходной трубки, либо меньше на 5–10 мм.
Изготовление шара. Берут трубку диаметром GO мм иделают заготовку описанным выше методом. Стенки заготовки должны иметь толщинуне менее 5 мм по длине 70–80 мм. Полученную толстостенную часть заготовки несколько разразмягчают в пламени, не забывая укатывать на обкатке до образования равных потолщине стенок с немного утолщенным дном. При этом длина толстостенной частиуменьшится до 50–60 мм. Тщательно размягчив утолщенную часть, заготовкуснимают с пламени и вращают в горизонтальном положении. По истечении 3–4 сначинают раздувать шар. Дуть вначале нужно не торопясь и не напрягаясь. По мереостывания раздуваемого шара нужно увеличивать силу дутья. Раздувают до тех пор,пока диаметр шара не достигнет 182 мм, толщина стенок при этом будет около2 мм, объем – 3000 см3.
Изготовление сосуда с плоскими стенками. По сути делаизготовление сосуда с плоскими стенками сводится к изготовлению на трубке двухдонышек с небольшим расстоянием между ними. Но исходя из того, что заготовки,выпускаемые стекольной промышленностью, сравнительно тонкостенные, лучше инадежнее изготавливать такие сосуды из толстостенной колбы, сделанной напламени горелки и снабженной двумя державами. Естественно, чем больше объемсосуда, тем толще должны быть стенки исходной колбы. Колбу выдувают так, чтобыстенки ее постепенно утолщались от держав к середине колбы, причем толщинастенки в средней части колбы должна в 1,6–1,8 раза превышать толщину стенкиколбы вблизи держав] Соблюдение этого правила обязательно, так как, еслитолщина стенок колбы будет одинаковой, при изготовлении плоского coсуда вместе изгиба возникнут внутренние напряжения и сосуд может треснуть. Плечикидна после изготовления должны быть округлыми, а толщина] стенок в изгибе должнапревышать толщину стенки дна также в 1,6–1,8 раза, причем толщина стенок дна недолжна быть менее 1,5–2 мм.
Изготовив колбу, одну из держав оттягивают и делают плоскоедно. Если сосуд предназначен для работы под вакуумом, то плоское дно сноваразогревают в пламени и придают ему несколько выпуклую форму. К центру днаподпаивают трубку державуи, отступя от плечиков полученного дна на заданный размер, делают второе дно.Далее к сосуду припаивают трубку, изгибают ее и выводят по центру второго дна, азатем отпаивают трубку от первого дна. Выравнивая место отпайки, весь сосудтщательно обогревают в пламени горелки.